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  <title>操作系统 | JavaKK</title>
  








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          <h1 class="post-title" itemprop="name headline">操作系统</h1>
        

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                2019-03-15
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        <h1 id="操作系统"><a href="#操作系统" class="headerlink" title="操作系统"></a>操作系统</h1><hr>
<h1 id="系统概述"><a href="#系统概述" class="headerlink" title="系统概述"></a>系统概述</h1><h2 id="四大特征"><a href="#四大特征" class="headerlink" title="四大特征"></a>四大特征</h2><h3 id="并发"><a href="#并发" class="headerlink" title="并发"></a>并发</h3><blockquote>
<p>同一段时间多个程序运行（并行：同一时刻多个事件）</p>
</blockquote>
<h3 id="共享"><a href="#共享" class="headerlink" title="共享"></a>共享</h3><blockquote>
<p>内存资源可以被多个并发执行的进程、线程共同使用</p>
</blockquote>
<h3 id="虚拟"><a href="#虚拟" class="headerlink" title="虚拟"></a>虚拟</h3><blockquote>
<p>通过时分复用（多道程序）、空分复用（虚拟内存）实现把一个物理实体虚拟为多个</p>
</blockquote>
<h3 id="异步"><a href="#异步" class="headerlink" title="异步"></a>异步</h3><blockquote>
<p>进程可以走走停停的执行</p>
</blockquote>
<h2 id="主要功能"><a href="#主要功能" class="headerlink" title="主要功能"></a>主要功能</h2><h3 id="处理机管理"><a href="#处理机管理" class="headerlink" title="处理机管理"></a>处理机管理</h3><p>处理机的分配以进程为单位，也叫进程管理。包括进程控制、进程同步、进程通信和调度</p>
<h3 id="存储器管理"><a href="#存储器管理" class="headerlink" title="存储器管理"></a>存储器管理</h3><p>内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充</p>
<h3 id="文件管理"><a href="#文件管理" class="headerlink" title="文件管理"></a>文件管理</h3><p>管理用户文件和系统文件。包括储存空间管理、目录管理等</p>
<h3 id="设备管理"><a href="#设备管理" class="headerlink" title="设备管理"></a>设备管理</h3><p>管理所有的外围设备，为用户进程分配IO设备；提高IO设备利用率等</p>
<h3 id="提供用户接口"><a href="#提供用户接口" class="headerlink" title="提供用户接口"></a>提供用户接口</h3><p>程序API和用户GUI接口</p>
<h2 id="进程和线程"><a href="#进程和线程" class="headerlink" title="进程和线程"></a>进程和线程</h2><h3 id="状态转换"><a href="#状态转换" class="headerlink" title="状态转换"></a>状态转换</h3><p>基本状态：就绪、运行、阻塞，引入的创建、终止状态</p>
<h3 id="进程同步"><a href="#进程同步" class="headerlink" title="进程同步"></a>进程同步</h3><blockquote>
<p>原则:空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待<br>同步机制：硬件同步、信号量、管程<br>硬件同步：关中断Test-And-Set</p>
</blockquote>
<p>###进程通信</p>
<blockquote>
<p>管道：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。</p>
</blockquote>
<blockquote>
<p>有名管道：有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。</p>
</blockquote>
<blockquote>
<p>信号量：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。</p>
</blockquote>
<blockquote>
<p>消息队列：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。</p>
</blockquote>
<blockquote>
<p>信号：信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。</p>
</blockquote>
<blockquote>
<p>共享内存：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号两，配合使用，来实现进程间的同步和通信。<br>套接字：套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。</p>
</blockquote>
<h3 id="区别"><a href="#区别" class="headerlink" title="区别"></a>区别</h3><blockquote>
<p><strong>进程</strong>是具有一定功能的程序关于某个数据集合上的一次<strong>运行活动</strong>，进程是系统进行资源调度和分派的一个<strong>独立单位</strong>。<br>线程是进程的实体，是CPU调度和分派的<strong>基本单位</strong>，它是比进程更小的能独立运行的基本单位，线程是轻量级的进程。<br>一个进程可以有多个线程，多个线程也可以并发执行</p>
</blockquote>
<h3 id="线程同步"><a href="#线程同步" class="headerlink" title="线程同步"></a>线程同步</h3><blockquote>
<p>临界区：通过对多线程的串行化来访问公共资源或者一段代码，速度快，适合控制数据访问<br>互斥量：采用互斥对象机制，只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限，因为互斥对象只有一个，所以可以保证公共资源不会同时被多个线程访问<br>信号量：它允许多个线程同一时刻访问同一资源，但是需要限制同一时刻访问此资源的最大线程数目。信号量对象对线程的同步方式与前面几种方法不同，信号允许多个线程同时使用共享资源，这与操作系统中PV操作相似。<br>事件（信号）：通过通知操作的方式来保持多线程的同步，还可以方便的实现多线程的优先级比较的操作</p>
</blockquote>
<h2 id="处理机调度与死锁"><a href="#处理机调度与死锁" class="headerlink" title="处理机调度与死锁"></a>处理机调度与死锁</h2><h3 id="用户态、核心态"><a href="#用户态、核心态" class="headerlink" title="用户态、核心态"></a>用户态、核心态</h3><p>用户态-&gt;核心态：系统调用、异常、中断</p>
<h3 id="调度层次"><a href="#调度层次" class="headerlink" title="调度层次"></a>调度层次</h3><p>高级：长程调度、作业调度<br>低级：短程调度、进程调度<br>中级：内存调度</p>
<h3 id="死锁"><a href="#死锁" class="headerlink" title="死锁"></a>死锁</h3><p>定义：所谓死锁就是一个进程集合中的多个进程因为竞争资源，而造成的互相等待现象，无法正常推进的情况<br>原因：系统资源不足、多进程推进顺序不合理<br>必要条件：互斥、不剥夺、请求和保持、环路等待</p>
<h3 id="死锁处理"><a href="#死锁处理" class="headerlink" title="死锁处理"></a>死锁处理</h3><p>预防死锁：破坏必要条件之一<br>避免死锁：在动态分配过程中，防止进入不安全序列，如银行家算法<br>检测死锁：发生死锁之后，检测后清除死锁<br>解除死锁：和检测死锁相配合</p>
<h3 id="调度算法"><a href="#调度算法" class="headerlink" title="调度算法"></a>调度算法</h3><p>FCFS：先来先服务，既可以作为作业调度算法也可以作为进程调度算法；按作业或者进程到达的先后顺序依次调度；因此对于长作业比较有利；<br>优先级调度：SJF<br>时间片轮转：PSA基于作业的紧迫程度，由外部赋予作业相应的优先级，调度算法是根据该优先级进行调度的<br>多级反馈队列：第一个队列优先级最高，其余依次递减。优先级越高的队列分配的时间片越短，进程到达之后按FCFS放入第一个队列，如果调度执行后没有完成，那么放到第二个队列尾部等待调度，如果第二次调度仍然没有完成，放入第三队列尾部…。只有当前一个队列为空的时候才会去调度下一个队列的进程。</p>
<h2 id="存储器管理（内存管理）"><a href="#存储器管理（内存管理）" class="headerlink" title="存储器管理（内存管理）"></a>存储器管理（内存管理）</h2><h3 id="内存分配"><a href="#内存分配" class="headerlink" title="内存分配"></a>内存分配</h3><p>连续分配<br>固定分区分配<br><strong>动态分区分配</strong><br>首次适应算法：按地址递增。找第一个满足的空间<br>最佳适应算法：按容量递增，找第一个满足的空间<br>最坏适应算法：按容量递减，找第一个满足的空间<br>快速适应算法：分类搜索，按大小分类</p>
<h3 id="页面置换算法"><a href="#页面置换算法" class="headerlink" title="页面置换算法"></a>页面置换算法</h3><p>最佳置换：理论算法<br>先进先出<br>最近最久未使用LRU：按时间淘汰<br>最少使用LFU：按次数淘汰</p>

      
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